‧ 揭秘 5G 網路的背後：SDN 將是關鍵技術！

來源：中關村線上作者：白寧

從2G到3G/4G時代，行動網路速度的“質變”全面改變了我們的工作和生活，也讓我們對於5G時代有了更多的憧憬。特別是進入2016年後，從標準組織，到設備提供商，再到電信營運商，都在積極擁抱5G，可以說5G的熱潮已經形成。然而必須要強調的是，5G帶來的將不僅是更快的行動網路速度，更是一個覆蓋更廣泛聯接的、端到端的下一代行動通信系統!

該系統至少在以下三個方面改變我們的行動接入體驗：

高容量，無論是在室內還是室外，行動網路無處不在，同時可以滿足高密度應用場景下的高頻寬(高性能)接入;

超可靠，通信的穩定性相比3G/4G時代顯著提升;

低延遲，可更好地滿足當前及未來各種應用的需求，比如影像、物聯網(IOT)、M2M、車聯網、遠端醫療、超大規模的感測器網路、電網、交通、乃至智慧城市控制等。當然，還包括當前炙手可熱的AR和VR。

除了體驗方面的改變外，5G時代還將改變整個產業的生態系統，創造新的商業模式，帶來新的商業機會。正如高速互聯網和智慧手機帶來的變革一樣，5G也將在電信、汽車、醫療、政府(公共事業)、製造業和交通運輸等行業引發變革。

其中在電信行業，首先改變的就是營運商的網路架構設計，而這背後則離不開虛擬化計算、軟體定義網路SDN、網路功能虛擬化NFV的支撐。ONF執行總裁Dan Pitt就指出，沒有軟體定義網路SDN，5G的“承諾”甚至難以實現。

5G“承諾”的目標

為了滿足未來更多業務應用的需求，5G必須在性能(輸送量和延遲)、可靠性、靈活性、可擴展性、電源效率等方面實現突破。

雖然5G標準尚未確定，但關於5G的一些“硬需求”已經提前得到了業界的廣泛認可。其中在容量方面，5G相比4G，將實現單位面積行動資料流量增長1000倍;在傳輸速率方面，典型使用者資料速率提升10到100倍，峰值傳輸速率將可達10Gbps;在延遲方面，端到端時延將比4G縮短5倍，目標低至10ms，甚至在部分特殊應用場景要低至1ms;而在可擴展性方面，可聯網設備的數量將比4G時代增加10到100倍;此外，低功率MMC(機器型設備)的電池續航時間也要增加10倍。　

5G不只速度快

想要實現上述目標，5G不僅要整合創新的空口技術，和已有的無線接入技術，還需要調整、優化天線設計，擴展頻譜，並升級基地台(實現超密集組網、新型多址等)。

此外，5G網路架構也將有顯著變化，特別是隨著大數據應用的落地，5G網路架構將向著分散式、智慧化等方向演進。屆時，SDN將成為關鍵!

為何說SDN是5G的關鍵技術

前文已經提過，5G帶來的不僅僅是更高的頻寬和更低的延遲，其靈活、敏捷、可管理等特性，還將為營運商打造更多創新服務，以更好地應對OTT的衝擊。而SDN將是實現這一切的基礎，其同時改變了傳統的一個應用一個硬體的“煙囪”架構。　

SDN將控制層面和資料層面解耦分離

SDN實現了控制層面和轉發(資料)層面的解耦分離，使網路更開放，可以靈活支撐上層業務/應用。對電信營運商而言，SDN實現了動態控制方面的諸多創新，包括分組資料連接、可變QoS、下行鏈路緩衝、線上計費、資料包轉換和選擇性連結等。而據瞭解，目前ONF的行動網路中工作組正在加快這些創新的落地。

目前已經有越來越多的5G架構開始基於SDN理念構建，例如行動通信網NGMN設想的架構，借助硬體和軟體分離，以及SDN和NFV提供的可程式設計能力，全面覆蓋5G的各個方面，包括設備、行動/固網基礎設施、網路功能等，從而實現5G系統的自動化編排。

SDN帶來的敏捷特性，可以更好地滿足5G時代不同應用的不同需求，讓每一個應用都有特定的頻寬、延遲等。同時IT人員還能借助SDN的可程式設計性，將網路資源變成獨立的、端到端的“切片”，包括無線、回程、核心和管理域。

有了SDN架構的支撐，營運商真正實現了將網路作為一種服務，並在連續提供服務的同時有效地管理網路資源。SDN還將為營運商提供最佳資料傳輸路徑，進一步優化運營商的網路。綜合來看，基於SDN構建的5G架構，將會進一步降低運營商的capex和opex，讓營運商有更多的資金去實現服務的創新，將網路真正轉化為價值收益。

不一樣的5G生態圈開源助創新

5G將會對現有的產業格局產生巨大的影響，為眾多的電信營運商和各行業的雲服務提供者帶來機會。與此同時，5G的生態圈也將分為多個層次，從共用基礎設施，提供特殊的網路功能，到提供端到端的服務，以及攜手軟體合作夥伴融入5G系統等等。

未來，5G的基礎設施將由傳統的標準組織定義，但基於5G的增值服務將基於營運商的軟體能力打造，而借助開源社區的力量，無疑將加速營運商的軟體創新能力。也就是說，營運商想要在未來的激烈競爭中脫穎而出，擁抱開源或將是一條捷徑。

5G標準或將等到2020年

伴隨著5G熱潮的到來，制定全球統一的5G標準的呼聲越來越高。為此，國際電信聯盟(ITU)已啟動面向5G標準的研究工作，根據工作計畫：2015年將完成IMT-2020國際標準前期研究，2016年將開展5G技術性能需求和評估方法研究，2017年年底將啟動5G候選方案徵集，2020年年底完成標準製訂。

此外，3GPP作為國際行動通信行業的主要標準組織，將承擔5G國際標準技術內容的制定工作。3GPP R14階段被認為是啟動5G標準研究的最佳時機，R15階段可啟動5G標準工作專案，R16及以後將對5G標準進行完善增強。

5G帶來的創新應用體驗

剛剛已經介紹了5G的諸多優勢，包括高性能、高容量、低延遲、低功耗、超可靠等等，那麼進入5G時代，我們的工作、生活又將會發生怎樣的變化呢?　

受到“身臨其境”的體驗

舉例來說，高性能+高容量將為使用者提供極高的資料傳輸速率，滿足網路極高的流量密度需求。即在未來的世界盃和奧運會賽場，5G不僅可為賽場內的觀眾提供Gbps級體驗速率、數十Gbps峰值速率，還可即時回看賽場中的精彩瞬間(超高清)。而對於未能親臨現場的觀眾來說，借助賽場中眾多攝像機(各個角度)和虛擬成像技術的幫助，將讓你不到現場，也能享受到“身臨其境”的體驗。

低延遲將讓車聯網成為現實，徹底解決4G延遲表現不夠理想——無法滿足自動駕駛中的安全需求(即刹車反應時間過長)。而5G時代1ms的低延遲，將使得刹車反應時間內車輛的行駛距離不超過20釐米，真正滿足安全駕駛的需求，真正讓自動駕駛成為可能。　